Mikroorganizmy sú podobné zložitejším organizmom v tom, že na svoje fungovanie potrebujú rôzne materiály zo svojho prostredia splniť dva hlavné ciele - dodať dostatok energie na riadenie svojich procesov a vyťažiť stavebné bloky na ich opravu resp plodiť. Okrem toho, čo prijímajú, sa mikroorganizmom darí aj v konkrétnych prostrediach. Tieto prostredia sa líšia tak, ako sa organizmy sami líšia, a dokonca aj množstvo a distribúcia prvkov v konkrétnom prostredí môže byť veľmi dôležitá. Vedci používajú tieto informácie na pestovanie mikroorganizmov v laboratóriách na experimentovanie.
Živiny
Všetky mikroorganizmy potrebujú jedlo. Potravinové zdroje sa môžu líšiť, ale organizmy získavajú predovšetkým uhlík a dusík z látok, ako sú bielkoviny, tuky a uhľohydráty. Niektoré mikroorganizmy tieto častice vyhľadávajú a absorbujú. Iní môžu vykonávať chemické reakcie s okolitými prvkami, ako je oxid uhličitý, aby získali čo potrebujú, zatiaľ čo iní môžu vyrábať svoje vlastné jednoduché cukry podobnou fotosyntézou rastlín. Dusík, ktorý sa používa na syntézu bielkovín, sa môže brať z okolitej atmosféry alebo z iných organických látok.
Teplota
Všeobecne platí, že čím vyššia je teplota, tým ľahšie môžu mikroorganizmy dorásť až do určitého bodu. Veľmi vysoké a veľmi nízke teploty bránia enzýmovým procesom, na ktorých sú mikroorganizmy závislé prežiť, ale jednotlivé druhy mikroorganizmov rástli tak, že uprednostňovali rôzne úrovne teplota. Vedci ich zvyčajne delia do troch rôznych skupín: psychrofilov, mezofilov a termofilov. Psychrofily uprednostňujú teploty od 0 do 5 stupňov Celzia; mezofilmi sa to páči v strede, 20 - 45 stupňov Celzia; a termofili majú radi horúčavy, ktorým sa darí pri teplotách okolo alebo nad 55 stupňov.
Úrovne pH
Mikroorganizmy tiež uprednostňujú určitú hladinu pH v látke alebo prostredí, v ktorom rastú - to znamená, že majú radšej zvláštne kyslé vlastnosti vo svojom okolí. Väčšina mikroorganizmov vrátane väčšiny ľudských patogénov sú neutrifily, organizmy, ktoré uprednostňujú neutrálnu hladinu pH. Niekto má rád vysoké hodnoty pH, ale najčastejšie, ak sú podmienky príliš kyslé, potom sa enzýmy organizmu rozpadnú.
Vlhkosť
Voľný tok vody je pre mikroorganizmy nevyhnutný pre ich bunkovú výmenu a pre ich metabolické procesy. Všetky mikroorganizmy vyžadujú určitú hladinu vody, ale niektoré z nich dokážu prežiť v podmienkach s nízkou vlhkosťou tým, že si zachovajú všetku vodu, ktorú nájdu, a pobytom v prostredí bohatom na vlhkosť. Spravidla platí, že čím viac vlhkosti, tým viac mikroorganizmov sa tam nájde.
Prítomné prvky
Okrem vody mikroorganizmy zvyčajne vyžadujú prítomnosť určitých prvkov vo vzduchu - plynov, ktoré absorbujú, aby vytvorili potrebné živiny. Dusík je jedným z nevyhnutných prvkov, rovnako ako kyslík. Existuje veľa mikroorganizmov, ktoré na prežitie vyžadujú prostredie bohaté na kyslík, iné však skutočne prekvitajú v prostredí s nízkym obsahom kyslíka. Medzi týmito dvoma extrémami je široká škála, ktorá môže uprednostňovať viac alebo menej kyslíka a ktorá bude môcť rovnako dobre prekvitať bez ohľadu na to, koľko kyslíka je prítomné.